Chuck Yung
Especialista Sénior de Soporte Técnico de EASA
Cuando se rebabitan o se reemplazan cojinetes de deslizamiento, un paso importante durante el montaje consiste en verificar el contacto entre el cojinete y el muñón del eje que monta sobre el. El uso de cojinetes de deslizamiento auto alineables (también denominados esféricos o de ajuste esférico) hace que este paso sea casi innecesario. Aun así, los cojinetes de deslizamiento cilíndricos se deben inspeccionar para verificar que haya suficiente área de contacto.
Los cojinetes de deslizamiento, también conocidos como cojinetes de babbitt, de metal blanco o cojinetes lisos, han sido utilizados por más de 150 años. Para una explicación detallada sobre el diseño y funcionamiento de los cojinetes de deslizamiento solicite a EASA el documento de la convención del 2007: “Sleeve Bearing Repair Tips,” o el libro Mechanical Repair Fundamentals of Electric Motors, 2nd Edition.
Este es un artículo específico para verificar y corregir el patrón de desgaste al momento de instalar cojinetes nuevos en un motor eléctrico. Ajustar cojinetes no es difícil, solo se requiere algún conocimiento básico, Un parte interesante de la historia es el kit de herramientas suministrado con el antiguo automóvil Ford -Modelo A, que incluía un cuchillo para babbitt para rascar los cojinetes del cigüeñal. Imagine desmontar el motor de su auto en el camino, para retirar y ajustar los cojinetes de babbitt.
Los diseñadores de las máquinas eléctricas rotativas mantienen la presión de carga de los cojinetes alrededor de las 145 psi (1000 kPa) comparado con los 580-725 psi (4000-5000 kPa) de las máquinas de combustión interna. Algunos motores antiguos incluso usan presiones de carga más bajas, por lo que las máquinas antiguas algunas veces tienen cojinetes más largos que los de los motores modernos con características similares.
Entre más pesado el rotor y/o entre más baja la velocidad, más largo el cojinete. De ello se deduce que entre más grande sea la superficie del cojinete, más alta es la posibilidad de que exista desalineamiento angular entre el cojinete y el muñón del eje.
Tolerancia
A menudo me preguntan: ¿Cuánto rascado es demasiado? Para poder responder a esto, medimos el cojinete antes y después del rascado y encontramos que en la mayoría de los casos no hay un cambio notable en el diámetro interior del cojinete.
Ajuste
En el diseño de los cojinetes de ajuste esférico, después de que ambas mitades hayan sido instaladas, utilice una grúa para levantar con cuidado y “asentar” cada uno de los lados, de tal forma que cada cojinete quede alineado con el muñón del eje.
Ajustar un cojinete nuevo es parte importante del proceso de montaje. Instale la mitad inferior de cada cojinete y unte con el dedo un poco de aceite en el muñón del eje. Gire el eje manualmente para establecer rápidamente un patrón. Puede que requiera una llave inglesa para impulsar el eje, pero la presión de la mano es suficiente para mantener el eje en movimiento. Empuje el eje axialmente varias veces mientras lo gira. Use una eslinga de nylon y una grúa para levantar el eje lo suficiente para que pueda rodar fácilmente con la mano la mitad del cojinete.
Los puntos de contacto altos son rápidamente identificables por su apariencia brillante (Figura 1). El objetivo es obtener un porcentaje razonable de área de contacto a través de la mitad inferior del cojinete. Al comparar el área de contacto en proporción al área de la mitad inferior del cojinete, el 30 por ciento se considera como razonable. Una meta realista es que debería haber un 60 por ciento de contacto en la zona de carga del cojinete.
El ajuste manual implica un ajuste repetitivo, a menudo denominado “rascado o raspado de cojinetes”. Esto se debe a que durante el proceso de ajuste se requiere usar un cuchillo de babbitt o una herramienta similar (“rasqueta”) para rascar o raspar pequeñas cantidades de babbitt que presentan puntos altos, que de otra forma estarían en contacto con el eje. Las zonas de alta presión, incluso las pequeñas, pueden atravesar la película de aceite y elevar la temperatura del cojinete. El rascado generalmente se realiza con un cuchillo de babbitt o con un rascador de cojinetes (Figura 2), seguido de un pulido con una almohadilla Scotchbrite.
Después de cada ajuste, se debe limpiar a fondo el cojinete antes de volver a instalarlo para volver a evaluarlo. El objetivo es obtener como mínimo el 60 por ciento de contacto centrado en la mitad inferior de ambos cojinetes. Como cuestión práctica, concéntrese primero en ajustar la mitad inferior de ambos cojinetes. Una vez que esté satisfecho con el patrón de desgaste, instale la mitad superior del cojinete y la tapa superior del motor, atornillándo todo firmemente. Con ambos extremos apretados, realice un último giro e inspección final.
Esto permite a los técnicos verificar que no existen puntos altos. Un ajuste mecánico excesivo entre el cojinete y el alojamiento puede distorsionar la cubierta del cojinete y causar contacto cojinete-eje, que no era evidente durante el proceso de ajuste inicial. Cuando la línea central del eje no está perpendicular al ajuste de la tapa del estator, la mitad superior de la tapa podría alterar aún más el alineamiento cojinete-eje. Existen algunos diseños antiguos que utilizan tapas robustas de fundición de dos piezas, que eran propensos a la distorsión. Al instalar la mitad superior de la tapa (Figura 3) se podría cambiar el ángulo de la mitad inferior, lo que a su vez puede cambiar el patrón de desgaste del cojinte.
Ahora que he cubierto “cómo se debe hacer el ajuste”, cubramos algo de lo “que no se debe hacer”. La mecánica a veces describe el uso del azul de Prusia como “azulado”. Esto ha sido malinterpretado como el fluido azul utilizado por los mecánicos de máquinas y herramientas para el corte y diseño de piezas.
No use el líquido de corte azul para ajustar un cojinete de deslizamiento, ya que puede actuar como abrasivo, dañando el cojinete o el muñón del eje. Además, no es tan efectivo como el método descrito en este artículo.
No use un compuesto para lapear para “ajustar” un cojinete de deslizamiento. Esto dañará el eje y el babbitt.
No utilice un disco de pulir, tela de esmeril o lana de acero para limpiar o pulir un cojinete de deslizamiento.
Directrices Generales
Es preferible que haya contacto entre las 4:30 y las 7:30 que haya 100 por ciento de contacto, o a que solo exista contacto en los lados. El eje debe montar sobre una película de aceite. En la práctica, el eje entrará en contacto con el rodamiento solo a un lado del centro, dependiendo de la dirección de rotación. El eje tiende a “subirse” en el cojinete. Es decir, si el eje del motor gira en sentido horario, es probable que el contacto se centre alrededor de las 5:00, mientras que si gira en sentido antihorario tiende a centrarse alrededor de las 7:00. La posición real se ve afectada por la velocidad, el peso del rotor, el diámetro del eje y otros factores.
No es deseable que exista contacto en la mitad superior del cojinete. Un cambio significativo en las regiones de contacto inferiores puede indicar que la mitad superior de la carcasa del cojinete y la tapa no están alineadas correctamente. Las causas posibles incluyen:
- Que la línea divisoria de la tapa no esté perpendicular a la cara del estator.
- Que la cara del estator no esté perpendicular a la línea central del eje de rotación. Observe la mitad superior para ver si queda floja mientras aprieta / afloja los pernos.
- El mecánico podría haber intercambiado accidentalmente una mitad superior de cojinete o haber instalado los cojinetes en el lado equivocado. Realmente esto sucede en la práctica.
- Los pasadores (o sus agujeros) pueden estar deformados o dañados. Incluso, un reparador anterior podría haber intercambiado las mitades superiores de ambos cojinetes.
Conclusiones Finales
Una vez que los cojinetes hayan sido instalados correctamente, termine el montaje de los alojamientos de los cojinetes, instalando los anillos de lubricación, etc. Complete el nivel de aceite correcto y prepare el motor para una prueba de funcionamiento. Para máquinas de 2 polos, es especialmente crítico controlar la temperatura del cojinete. Si queda una zona de contacto, la fricción resultante puede hacer que la temperatura del cojinete aumente tan rápido que haya poco tiempo para reaccionar antes que el cojinete se dañe. Si ve humo, ya es demasiado tarde. Utilice un analizador de vibraciones, colocando el acelerómetro en la carcasa del cojinete (axialmente), para monitorear las vibraciones en unidades de velocidad (no de desplazamiento). Si la fricción del cojinete aumenta, la lectura de velocidad comenzará a subir repentinamente. Considere esto como un preaviso antes de que aumente la temperatura en el cojinete, esto podría salvar un cojinete. Siempre que sea posible, use un acelerómetro en ambos lados del motor, instalado axialmente en cada uno de los alojamientos de los cojinetes. Este sistema de alerta temprana permite detectar el cojinete que va a fallar.
DISPONIBLE EN INGLÉS
ANSI/EASA AR100
More information on this topic can be found in ANSI/EASA AR100- Section 2: Mechanical repair
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